[發明專利]一種真空環境下磨損量在線測量的摩擦磨損試驗裝置

在審

• 申請號: 201710471481.8
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107356524A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 張東亞;趙飛飛;高峰;孫喜洲
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02;G01B21/20
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 談耀文

技術領域

本發明屬于摩擦磨損測試裝置技術領域，涉及一種真空環境下磨損量在線測量的摩擦磨損試驗裝置。

背景技術

真空環境下沒有氣體對流，運動副表面產生的大量摩擦熱不能及時散出，接觸區的溫度會迅速升高，使接觸區材料的物理和化學性能會發生顯著劣化，如：在真空環境下金屬接觸面更容易發生粘著磨損。隨著航空航天技術的發展，產生了許多運行在真空環境下的航天設備，大量航天設備的運動副因摩擦、磨損而導致部件運動精度下降甚至整機失效，造成了大量的損失。

目前，現有的大多數真空摩擦磨損試驗裝置存在的問題是：在一次抽真空的情況下只能進行摩擦半徑恒定的一次摩擦試驗，或摩擦半徑可調但所測試的材料不能更換。不能在抽一次真空的情況下進行不同材料的測試，不同載荷，不同半徑的試驗。更重要的是目前的摩擦試驗機的磨損表面的形貌測量均需要將試樣從測試環境中取出，再通過表面形貌儀測得，試驗過程中要多次裝卸試樣和抽真空，試驗效率很低，難以快速評定材料的耐磨性。

發明內容

本發明的目的是提供一種真空環境下磨損量在線測量的摩擦磨損試驗裝置，該裝置可以在抽一次真空的情況下進行試樣的更換、載荷和摩擦半徑的調節。

本發明所采用的技術方案是，一種真空環境下磨損量在線測量的摩擦磨損試驗裝置，包括有設置于底板上的摩擦系數測量機構和磨損表面輪廓測量機構；還包括有真空罩，且所述真空罩罩接于底板上，使真空罩與底板之間形成真空環境。

本發明的特點還在于，

摩擦系數測量機構包括設置于底板上的支架a，支架a一側設置有試樣砝碼盒，且試樣砝碼盒固接在底板上，支架a頂部設置有三坐標位移臺a，三坐標位移臺a連接有支座，支座中設置有測力橫梁，且測力橫梁的兩端均伸出所述支座，測力橫梁的一端裝有配重螺母，測力橫梁的另一端設置有摩擦力傳感器，測力橫梁上設置有摩擦力傳感器的一端的上表面上設置有砝碼盤，測力橫梁上設置有摩擦力傳感器的一端下表面連接有配副試樣夾具，配副試樣夾具正下方設置有支承臺，且支承臺固定于所述底板上，支承臺內部固接有一組軸承座a，一組軸承座a之間連接有傳動軸，傳動軸的上端連接有水平設置的摩擦盤，傳動軸的下端伸出底板并通過磁力耦合器a連接有步進電機a。

測力橫梁的上表面上還設置有水平儀。

磨損表面輪廓測量機構包括設置于底板上的支架b，支架b頂部設置有兩根平行的導軌，在兩根導軌上配置有滑塊，滑塊通過矩形設置板與三坐標位移臺b連接，三坐標位移臺b上表面設置有表面形貌儀；兩根導軌之間設置有滾珠絲杠，滾珠絲杠的一端通過軸承座b與支架b連接，滾珠絲杠的另一端通過磁力耦合器b與步進電機b連接，且滾珠絲杠還與三坐標位移臺b連接。

真空罩的頂部設置有觀察窗，真空罩側面分別設置有電阻真空計、冷陰極真空計、充氣閥及真空箱用橡膠手套，真空罩連接有外接抽真空裝置。

觀察窗至少設置有一個。

外接抽真空裝置，包括通過連通管連接在一起的渦輪分子泵和機械泵，所述渦輪分子泵通過抽真空管與真空罩連接，且在連通管和抽真空管上均設置有真空手動直通閥。

本發明的有益效果是，本發明的真空摩擦磨損試驗裝置在試驗中只需抽真空一次，能縮短抽真空時間；通過真空箱用橡膠手套操作實現試樣更換、試驗載荷的改變以及摩擦半徑的調節，避免重復多次抽真空，能明顯提高試驗效率；通過調節三坐標位移臺a改變上配副試樣與下試樣的相對位置，實現摩擦半徑的靈活可調，同時通過改變電機轉速獲得范圍較寬的線速度；本發明的真空摩擦磨損試驗裝置集成了表面形貌儀，通過調節表面形貌儀下方的三坐標位移臺b，可精確調節表面形貌儀探頭與下試樣磨痕的相對位置，實現試樣磨損表面輪廓的在線測量，操作方便簡單；本發明的真空摩擦磨損試驗裝置還通過使用磁力耦合器將真空罩內外動力傳輸時所必須的動密封轉換為靜密封，相比動密封而言，靜密封泄露更小，成本更低，密封性能更好，同時也更便于使用過程中的維護。

附圖說明

圖1是本發明一種真空環境下磨損量在線測量的摩擦磨損試驗裝置的結構示意圖；

圖2是圖1中沿A-A向的截面結構示意圖；

圖3是圖2中沿B-B向的截面結構示意圖。